一种带有内置式水箱的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带有内置式水箱的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，包括蒸汽箱、牵伸系统，牵伸系统包括位于蒸汽箱两侧的牵伸机和穿过蒸汽箱的丝道；所述的蒸汽箱包括丝道下方的内置式水箱；所述的内置式水箱通过循环管路与循环水水箱连通；所述的内置式水箱内设有与蒸汽供给系统连通的辅助加热盘管，所述的辅助加热盘管加热内置式水箱中的水产生产生稳定的常压蒸汽流完成蒸汽牵伸工艺，减少了PAN原丝生产能耗，降低成本，尤其适用于对纤维性能要求不高的大丝束碳纤维的制备。

A kind of steam draft device for carbon fiber filament with built-in water tank

【技术实现步骤摘要】
一种带有内置式水箱的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置
本专利技术涉及化学纤维制造
，具体涉及一种碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置。
技术介绍
碳纤维具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀、耐疲劳、热膨胀系数小等系列优点，其增强树脂基复合材料结合可设计性、大面积整体成型、易于实现结构功能一体化等特点。目前国内碳纤维主要应用于航空航天、体育休闲和工业应用三大领域中，但高端应用领域占比极低，主要应用领域集中在低端市场。碳纤维按原材料来源主要分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维等，其中聚丙烯腈(PAN)基碳纤维因其优良的综合性能、生产工艺较为简单，占据碳纤维工业生产的主导地位。蒸汽牵伸装置是生产PAN基碳纤维原丝的关键设备(碳纤维及石墨纤维，化学工业出版社，2010)，在蒸汽牵伸箱体内，水分子向纤维内部渗透，在水分子的塑化作用下，同时实施牵伸，PAN大分子链发生相对滑移伸直、沿纤维轴向排列取向，实现纤维细旦化、高取向和高强度。目前碳纤维行业使用的蒸汽牵伸装置多为加压水蒸汽牵伸机，生产上需要使用锅炉提供高压蒸汽，并且，需要配置相应的保压部件以保证蒸汽牵伸箱内的蒸汽温度及压力的均匀、稳定，存在设备能耗大，内部结构复杂、生产成本高等特点。公开号为CN107447270A的中国专利技术专利申请公开了一种带有密封腔的保压管式牵伸装置，在牵伸腔两侧设有密封腔和排气减压腔。公开号为CN110273191A的中国专利技术专利申请公开了一种采用气幕方式密封牵伸箱，在牵伸箱中牵伸腔的至少一侧设置有端头处理装置，并采用端头处理装置中的第一开纤密封腔中的第一压力气流喷射件形成气幕密封。然而，在民用领域，例如，建筑业、汽车制造、风电叶片等行业，对碳纤维的需求越来越大，但碳纤维高昂的生产成本制约了其普及应用。因此亟需开发一种能够降低PAN基碳纤维原丝生产成本的蒸汽牵伸装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种带有内置式水箱的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，内置式水箱内设有与蒸汽供给系统连通的辅助加热盘管，通过直接加热内置式水箱内的水，产生稳定的常压蒸汽流完成蒸汽牵伸工艺，减少PAN原丝生产能耗，降低成本，尤其适用于对纤维性能要求不高的大丝束碳纤维的制备。本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案为：一种碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，包括蒸汽箱、牵伸系统，所述的牵伸系统包括位于蒸汽箱两侧的牵伸机和穿过蒸汽箱的丝道，其特征在于，所述的蒸汽箱包括丝道下方的内置式水箱；所述的内置式水箱通过循环管路与循环水水箱连通；所述的内置式水箱内设有与蒸汽供给系统连通的辅助加热盘管，所述的辅助加热盘管加热内置式水箱中的水产生蒸汽。本专利技术的原材料聚丙烯腈纤维通过牵伸机牵引进入蒸汽箱，经过丝道通过另一侧牵伸机导出；与蒸汽供给系统连通的辅助加热盘管加热内置式水箱中的循环水，产生稳定的常压蒸汽流完成蒸汽牵伸工艺。作为优选，所述的内置式水箱上设有水箱顶盖，所述的丝道在水箱顶盖与内置式水箱之间穿过。为了增加水箱顶盖热量，避免在水箱顶盖形成冷凝水使聚丙烯腈纤维局部温度下降形成相对冷点，在牵伸时产生毛丝，作为优选，所述的水箱顶盖外部设有双层夹套；所述的双层夹套内设有与蒸汽供给系统连通的顶盖加热盘管。为了防止水箱顶盖的冷凝水滴落，作为优选，所述的水箱顶盖为拱形顶盖。为了控制循环水水箱中循环水的温度，作为优选，所述的循环水水箱内设有循环水加热盘管，所述的循环水加热盘管与蒸汽供给系统连通。为了控制循环水水箱内和蒸汽箱内的温度恒定，保持工艺所需温度要求，作为优选，所述的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置还包括温度控制系统，所述的温度控制系统包括蒸汽箱温控仪和设于蒸汽供给系统的进汽管路上的第一调节阀，通过蒸汽箱温控仪控制第一调节阀的开度。当蒸汽箱温控仪检测到蒸汽箱中的温度低于预设的工艺温度时，蒸汽箱温控仪增大第一调节阀的开度，使辅助加热盘管、循环水加热盘管内蒸汽量增加，提高蒸汽箱、循环水水箱的温度。当蒸汽箱温控仪检测到蒸汽箱中的温度高于预设的工艺温度时，蒸汽箱温控仪减小第一调节阀的开度，控制蒸汽箱、循环水水箱的温度。为了减少内置式水箱温度流失，作为优选，所述的内置式水箱外设有双层夹套。为了控制蒸汽箱中水位恒定，作为优选，所述的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置还设有控制蒸汽箱中水位低于丝道的液位控制系统。所述的液位控制系统包括倾斜立于内置式水箱底部的水位调节板，所述的水位调节板靠近蒸汽箱的循环水出水口一侧；所述的水位调节板包括上调节板、下调节板，所述的上调节板底部开有长槽，通过蝶形螺栓与下调节板连接固定；所述的蒸汽箱的循环水进水口设于远离水位调节板的另一侧。循环水经循环水进水口进入内置式水箱，从水位调节板处溢流口溢出，经循环管路流入循环水水箱内，通过调节上下两块水位调节板的重合位置对蒸汽箱内水位进行调节。为了实现循环水水箱的自动补水，作为优选，所述的液位控制系统还包括位于循环水水箱内的液位计和循环水水箱的进水管路上的第二调节阀，通过液位计控制第二调节阀的开度。当循环水水箱水位过低，液位计可以增大第二调节阀的开度，向循环水水箱补水；当循环水水箱水位过高，液位计可以减小第二调节阀的开度。所述的调节阀为气动调节阀、电动调节阀或液动调节阀。为了防止加热过程中产生水蒸汽向外扩散，减少蒸汽从进出丝口溢出，保证牵伸室内蒸汽稳定，因此，作为优选，所述的蒸汽箱在丝道穿过的进口处设有进丝口迷宫密封，出口处设有出丝口迷宫密封。为了防止加热过程中产生水蒸汽向外扩散，保证牵伸室内蒸汽稳定，因此，所述的内置式水箱和水箱顶盖的结合面外设有耐高温氟胶密封条。为了过滤生产过程中产生的断丝及毛丝，阻隔循环水在加热过程中产生较大的蒸汽水分子，作为优选，所述的丝道与辅助加热盘管之间设有滤网。本专利技术的有益效果主要体现在：1、本专利技术设计的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置带有内置式水箱，可通过加热内置式水箱中的循环水产生稳定的常压蒸汽流完成蒸汽牵伸工艺，可有效降低碳纤维原丝生产能耗，应用于低成本、且对纤维性能要求不高的大丝束碳纤维制备。2、本专利技术设计的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置通过循环水水箱、液位控制系统和温控系统来保证蒸汽箱内蒸汽量和温度的恒定，保证PAN原丝性能的稳定。3、本专利技术设计的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置在水箱顶盖设有顶盖加热盘管和双层保温，避免生成冷凝水影响PAN原丝的质量。附图说明图1为本专利技术实施例1的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置实施例的结构示意图。图2是本专利技术实施例1的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置实施例中蒸汽箱的侧视图。图中所示附图标记如下：1-蒸汽箱2-循环水水箱3-内置式水箱4-水箱顶盖5-滤网6-辅助加热盘管7-循环水进水口8-循环水出水口9-丝道10-迷宫密封11-顶盖加热盘管12-蒸汽箱温控仪13-第一气动调节阀14-循环水加热盘管15-水位调节板16-上调节板17-下调节板18-液位计19-第二气动调节阀20-牵伸机21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有内置式水箱的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，包括蒸汽箱、牵伸系统，所述的牵伸系统包括位于蒸汽箱两侧的牵伸机和穿过蒸汽箱的丝道，其特征在于，所述的蒸汽箱包括丝道下方的内置式水箱；所述的内置式水箱通过循环管路与循环水水箱连通；所述的内置式水箱内设有与蒸汽供给系统连通的辅助加热盘管，所述的辅助加热盘管加热内置式水箱中的水产生蒸汽。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有内置式水箱的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，包括蒸汽箱、牵伸系统，所述的牵伸系统包括位于蒸汽箱两侧的牵伸机和穿过蒸汽箱的丝道，其特征在于，所述的蒸汽箱包括丝道下方的内置式水箱；所述的内置式水箱通过循环管路与循环水水箱连通；所述的内置式水箱内设有与蒸汽供给系统连通的辅助加热盘管，所述的辅助加热盘管加热内置式水箱中的水产生蒸汽。


2.根据权利要求1所述的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，其特征在于，所述的内置式水箱上设有水箱顶盖，所述的丝道在水箱顶盖与内置式水箱之间穿过。


3.根据权利要求2所述的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，其特征在于，所述的水箱顶盖外部设有双层夹套；所述的双层夹套内设有与蒸汽供给系统连通的顶盖加热盘管。


4.根据权利要求3所述的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，其特征在于，所述的水箱顶盖为拱形顶盖。


5.根据权利要求1所述的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，其特征在于，所述的循环水水箱内设有与蒸汽供给系统连通的循环水加热盘管。


6.根据权利要求1～5任意一项所述的碳纤维原丝用蒸汽牵伸装置，其特征在于，所述的碳纤维原...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄显雯，马洪波，徐敏军，张永刚，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33